CN106893792A - 高炉喷煤自动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高炉喷煤自动控制方法，所述高炉喷煤自动控制方法包括：在高炉煤粉喷吹过程中，采用高炉煤粉喷吹过程流化控制方法，对喷吹罐内煤粉进行流化；采用喷煤量自动调节方法，对高炉的喷煤量调节；采用实时喷煤率的监控方法，对高炉的喷煤率进行监控；其中，所述喷煤量自动调节方法包括以下步骤：步骤A：根据工况，设定喷吹罐的喷煤率和喷吹罐的罐压；步骤B：在设定的罐压下，通过调补气流量调节喷吹罐的喷煤率使喷吹罐的实际喷煤率稳定在设定值范围。本发明最终使喷煤率波动＜2t/h，达到了喷煤量自动控制的条件，小时喷煤量误差约0.3％，为稳定生产提供了条件。

Description

高炉喷煤自动控制方法

技术领域

本发明涉及高炉喷煤领域，具体涉及能实现高炉一键式自动稳定均匀喷煤的控制方法，即一种高炉喷煤自动控制方法。

背景技术

喷煤是高炉的下部调剂手段之一，稳定均匀的喷煤可促进高炉稳定生产、降低焦比和优化指标。

目前高炉喷煤系统通过DCS/PLC控制系统已基本实现了过程控制的自动化，在值班室可实时监控喷吹过程的参数变化，并根据需要进行手动(或半自动)对现场阀门等设备进行集中操作，以实现对实时喷煤量的控制。但是，目前的控制方法未能实现全自动，在喷吹过程仍需要大量的人工干预，而且存在煤粉喷吹过程不均匀、喷煤量误差大等问题。

部分钢铁企业的喷煤系统通过在喷煤总管增加调节阀和煤粉浓度计，实现了全自动控制，但是投入成本高，且因煤粉浓度计检测精度不高或标定频次高等缺陷，容易造成喷煤量误差大而引起高炉生产不稳定等问题。

综上所述，现有技术中至少存在以下问题：在没有安装喷煤总管调节阀和煤粉浓度计的前提下，不能实现喷煤量的自动有效的调节。

发明内容

本发明提供一种高炉喷煤自动控制方法，以解决在没有安装喷煤总管调节阀和煤粉浓度计的前提下，不能实现喷煤量的自动有效的调节的问题。

为此，本发明提出一种高炉喷煤自动控制方法，所述高炉喷煤自动控制方法包括：

在高炉煤粉喷吹过程中，采用高炉煤粉喷吹过程流化控制方法，对喷吹罐内煤粉进行流化；采用喷煤量自动调节方法，对高炉的喷煤量调节；采用实时喷煤率的监控方法，对高炉的喷煤率进行监控；

其中，所述喷煤量自动调节方法包括以下步骤：

步骤A：根据工况，设定喷吹罐的喷煤率和喷吹罐的罐压；

步骤B：在设定的罐压下，通过调补气流量调节喷吹罐的喷煤率使喷吹罐的实际喷煤率稳定在设定值范围。

进一步地，所述喷吹罐的罐压根据喷吹罐的喷煤率进行设定，并且所述喷吹罐的罐压与喷吹罐的喷煤率的关系按如下公式设定：

其中P：罐压设定值，单位kPa；

V设：设定的喷煤率，单位t/h；

X：修正系数，当V设-V＜0时取“+”；V设-V≥0时取“-”。

进一步地，喷煤率的调节进一步为：通过补气调节阀进行闭环调节，补气调节阀的开度限制在20％-45％的开度，在喷吹罐的喷吹初期，补气调节阀按照30％开度固定不变，待喷煤率稳定或2分钟以后再投入自动调节。

进一步地，所述实时喷煤率的监控方法包括：

采用ΔWi作为监控参数，ΔWi为喷吹罐每间隔m秒间的重量差，单位为吨，ΔWi的数据每m秒滚动更新一次；

喷煤率的监控公式为：

其中，V为喷煤率，单位t/h；K为一个监控周期的时间，单位为秒，i为大于3小于30的自然数，K＝i×m。

进一步地，ΔWi的数据每3秒滚动更新一次，所述一个监控周期的时间为45秒，对连续15个喷吹罐每间隔3秒间的重量差进行计算，

喷煤率的具体的监控公式为：

其中，V为喷煤率，单位t/h；

ΔW₁，ΔW₂，ΔW₃，……ΔW₁₅分别为连续15个喷吹罐每间隔3秒间的重量差。

进一步地，所述实时喷煤率的监控方法还包括：通过在喷吹罐上设置称重传感器获得喷吹罐的重量信号，然后经过重量变送器将所述重量信号转换为电信号，传至高炉喷煤DCS控制系统，高炉喷煤DCS控制系统计算喷吹罐每间隔m秒间的重量差，在所述喷吹罐上均匀设置三个并联在所述重量变送器上的称重传感器以获得所述重量信号。

进一步地，所述高炉煤粉喷吹过程流化控制方法包括：在喷吹罐安装有中部流化装置，通过所述中部流化装置对喷吹罐中部流化流量进行调节；

所述中部流化装置包括中部流化调节阀，通过自动调节所述中部流化调节阀对喷吹罐中部流化流量进行调节，喷吹罐中部流化流量的调节根据喷吹时段的不同而区别调整，喷吹时段分为3个阶段，分别为喷吹初期、喷吹中后期、以及位于喷吹初期与喷吹中后期之间的喷吹中前期；

在喷吹初期，所述喷吹罐内煤粉重量在A1以上时，喷吹罐中部流化流量设定值为a1；

在喷吹中后期，所述喷吹罐内煤粉重量小于D1时，喷吹罐中部流化流量设定值为d1；

在喷吹初期与喷吹中后期之间，所述喷吹罐内煤粉重量大于等于D1，小于A1时，喷吹罐中部流化流量设定值为b1；

其中，A1、D1的单位为吨，a1，b1，d1的单位Nm3/h，a1与d1不相等。

进一步地，喷吹罐中部流化流量的具体设定公式为：

其中，Q_中——喷吹罐中部流化流量设定值，单位Nm3/h；

W——喷吹罐内煤粉重量，单位t。

9.如权利要求7所述的高炉喷煤自动控制方法，其特征在于，所述高炉煤粉喷吹过程流化控制方法还包括：在喷吹罐安装有下部流化装置，通过所述下部流化装置对喷吹罐下部流化流量进行调节；

所述下部流化装置包括下部流化调节阀，通过自动调节所述下部流化调节阀对喷吹罐下部流化流量进行调节，喷吹罐下部流化流量的调节分为三段式分段区别调整。

进一步地，喷吹罐下部流化流量的具体设定公式为：

其中，Q_下——喷吹罐下部流化流量设定，单位Nm3/h；

W——喷吹罐内煤粉重量，单位t。

本发明通过在设定的罐压下，通过调补气流量调节喷吹罐的喷煤率使喷吹罐的实际喷煤率稳定在设定值范围，即采用“定罐压调补气流量”的控制原理，满足了喷煤量的稳定性，实现了喷煤量全自动调节，为稳定生产提供了条件。

本发明不需要喷煤总管增加调节阀和煤粉浓度计，降低了成本，而且避免了且因煤粉浓度计检测精度不高或标定频次高等缺陷，避免了容易造成喷煤量误差大而引起高炉生产不稳定等问题。

进而，本发明能够根据喷吹过程的参数变化，随着工况变化而进行自动调节，实时调节流化调节阀开度，以提高喷煤的均匀性和稳定性。本发明对喷吹时段的具体喷吹罐中部流化流量设定值给出了公式，从而为如何定量调整喷吹罐中部流化流量确定了指导方案。同理，喷吹罐下部流化控制也采取上述方式，因而为如何定量调整喷吹罐下部流化流量确定了指导方案。

进而，通过改变重量信号的采集频率，采取ΔWi(重量差)并经过合理的多个数据进行数学平均计算喷煤率，本发明实现重量变化是持续的，这样才是真实反映罐内重量变化情况。因而，本发明避免了因为实时重量信号采集失真所造成的喷煤率波动大，存在干扰，对控制不利的问题。

本发明最终使喷煤率波动＜2t/h，达到了喷煤量自动控制的条件，小时喷煤量误差约0.3％，为稳定生产提供了条件。

附图说明

图1为本发明的喷煤量自动调节方法的控制原理示意图。(图中代表比较器)；

图2为本发明的实时喷煤率的监控方法的工作原理示意图；

图3为本发明的高炉煤粉喷吹过程流化控制方法的工作原理示意图；

图4为本发明的高炉煤粉喷吹过程流化控制方法的控制过程示意图。

10 喷吹罐 6 重量变送器

81 称重传感器 82 称重传感器 83 称重传感器

20 称重传感器接线盒 30 称重控制器 40 DCS控制系统 50 氮气罐

501 中部流化管路 503 下部流化管路 509 出煤阀

5010 中部流化控制阀 5030 下部流化控制阀 5012 中部流化流量计 5032 下部流化流量计

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明。

本发明的高炉喷煤自动控制方法为在高炉煤粉喷吹过程中的喷煤控制方法，该控制方法包括：

采用高炉煤粉喷吹过程流化控制方法，对喷吹罐内煤粉进行流化；采用喷煤量自动调节方法，对高炉的喷煤量调节；采用实时喷煤率的监控方法，对高炉的喷煤率进行监控；

上述三个方法是相互独立的，而且上述三个方法都可以在高炉煤粉喷吹过程中对喷煤的控制起作用，在不冲突的情况下，可以叠加使用、可以同时使用、组合使用；

其中，所述喷煤量自动调节方法包括以下步骤：

步骤A：根据工况，设定喷吹罐的喷煤率和喷吹罐的罐压；

步骤B：在设定的罐压下，通过调补气流量调节喷吹罐的喷煤率使喷吹罐的实际喷煤率稳定在设定值范围。

发明人发现：喷煤过程中，高炉炉内是有压力的，喷煤罐至高炉距离也比较长，喷吹罐的罐压必须大于高炉炉内压力，才能够送往高炉炉内。以往通过固定补气流量调喷吹罐的罐压，虽然可以调节喷煤率，但是喷煤率和喷煤量的调节效果不好；本发明改变常规做法，通过在设定的罐压下，通过调补气流量调节喷吹罐的喷煤率使喷吹罐的实际喷煤率稳定在设定值范围，即采用“定罐压调补气流量”的控制原理，满足了喷煤量的稳定性，实现了喷煤量全自动调节。

本发明不需要喷煤总管增加调节阀和煤粉浓度计，降低了成本，而且避免了且因煤粉浓度计检测精度不高或标定频次高等缺陷，避免了容易造成喷煤量误差大而引起高炉生产不稳定等问题。

进一步地，所述喷吹罐的罐压根据喷吹罐的喷煤率进行设定，并且所述喷吹罐的罐压与喷吹罐的喷煤率的关系按如下公式设定：

其中P：罐压设定值，单位kPa；

V_设：设定的喷煤率，单位t/h；

X：修正系数，当V_设-V＜0时取“+”；V_设-V≥0时取“-”。

当实际喷煤率与设定喷煤率偏差大于2吨，则将罐压设定增减20kPa；当实际喷煤率与设定喷煤率偏差大于4吨，则将罐压设定增减30kPa。

上述公式是经过多次反复的拟合、回归，得来的经验公式。发明人经过多次试验得到操作经验，发现罐压对喷煤率的控制是粗调，补气流量对喷煤率的控制是微调，当喷煤率波动大时，其实是已经超出了补气流量的调节范围，必须适当调整罐压以实现喷煤率稳定。该公式为喷吹罐的罐压与喷吹罐的喷煤率的关系进行了定量的确定，得以使在设定的罐压下，通过调补气流量调节喷吹罐的喷煤率使喷吹罐的实际喷煤率稳定在设定值范围。该公式设定的基础是实际喷煤率与设定喷煤率偏差，根据实际喷煤率与设定喷煤率的偏差，设定喷吹罐的罐压。进而，采用修正系数，进一步校正细化喷吹罐的罐压，使得喷煤率在一个稳定的关联的喷吹罐的罐压下，能够满足喷煤量的稳定性，实现了喷煤量全自动调节，喷煤率波动＜2t/h，小时喷煤量误差约0.3％，为稳定生产提供了条件。

进一步地，如图1所示，所述步骤A中，根据喷煤量设定喷吹罐的喷煤率，由喷煤量设定推算出喷煤率设定，以保证喷煤量控制的目标。

进一步地，每10分钟调整一次喷煤率的设定值，以使得半小时喷煤量和小时喷煤量满足高炉要求。

进一步地，根据已喷煤量与设定喷煤量的偏差，在下一个十分钟调整喷煤率设定值进行补偿。根据已喷煤量与设定喷煤量的偏差，在下一个十分钟调整喷煤率设定值进行补偿，从而确保了半小时喷煤量和小时喷煤量的稳定性。

进一步地，如图1所示，喷煤率的调节通过补气调节阀进行调节。也就是，定罐压调补气流量通过补气调节阀进行调节，这样，调整方便可靠，避免了喷煤总管增加调节阀和煤粉浓度计成本提高的问题。

进一步地，喷煤率的调节进一步为：通过补气调节阀进行闭环调节，补气调节阀的开度限制在20％-45％的开度。发明人发现：由于补气调节阀的开度对喷煤率影响很大，而且调节时存在滞后性，经过反复试验，确定为：将补气调节阀的开度限制在20％-45％的开度，不允许调节幅度过大，以保证调整的稳定性。

进一步地，如图1所示，根据实际喷煤率与设定喷煤率间的偏差采用PID控制方法进行调节，实际喷煤率比设定喷煤率大时，应将补气调节阀关小；实际喷煤率比设定喷煤率小时，应将补气调节阀开大。根据实际喷煤率与设定喷煤率间的偏差采用PID控制方法进行调节，使实际喷煤率稳定在设定值范围，实现均匀喷煤。在设定补气调节阀的PID控制参数时，必须选择反作用。

进一步地，在喷吹罐的喷吹初期，补气调节阀按照30％开度固定不变，待喷煤率稳定或2分钟以后再投入自动调节。这是考虑到新罐喷吹初期喷煤量波动大的因素。这样，对于每十分钟补偿一次的方式，本发明既能做到精确划分不同阶段，又能保证总体调整的系统性和稳定性。

进一步地，如图1所示，通过PID控制方法，自动调节补压调节阀和泄压阀自动调节喷吹罐的罐压在设定值范围内，操作简单方便，成本较低。

下面再介绍一下本发明的喷煤量自动调节方法的整体工作原理和过程：

如图1所示，本发明由喷煤量设定推算出喷煤率设定，根据喷煤率的不同设定，喷吹罐罐压设定值按照经验曲线进行设定，并通过自动调节补压调节阀和泄压阀自动调节罐压在设定值范围内。喷吹罐罐压调节不直接控制喷煤率，但是受到喷煤率偏差的影响，罐压设定经验如下：

其中P-罐压设定值，单位kPa；

V设-设定喷煤率，单位t/h；

X-修正系数，当V设-V＜0时取“+”；V设-V≥0时取“-”。

当实际喷煤率与设定喷煤率偏差大于2吨，则将罐压设定增减20kPa；当实际喷煤率与设定喷煤率偏差大于4吨，则将罐压设定增减30kPa。

喷煤率的调节则通过补气调节阀进行闭环调节，根据实际喷煤率与设定喷煤率间的偏差采用PID控制方法进行调节，使实际喷煤率稳定在设定值范围，实现均匀喷煤。由于补气调节阀的开度对喷煤率影响很大，而且调节时存在滞后性，经过反复试验，将补气调节阀的开度限制在20％-45％的开度，不允许调节幅度过大。同时需要注意的是，实际喷煤率比设定喷煤大时，应将补气调节阀关小；实际喷煤率比设定喷煤率小时，应将补气调节阀开大，所以在设定补气调节阀的PID控制参数时，必须选择反作用。

由于新罐喷吹初期喷煤量波动大，补气调节阀按照30％开度固定不变，待喷煤率稳定或2分钟以后再投入自动。

如图1所示，为了满足半小时喷煤量和小时喷煤量满足高炉要求，必须在喷吹过程中对喷煤量设定进行实时补偿，图中代表比较器。本次设计采用了每十分钟补偿一次的办法，喷吹十分钟后，根据已喷煤量与设定喷煤量的偏差，在下一个十分钟调整喷煤率设定值进行补偿，从而确保了半小时喷煤量和小时喷煤量的稳定性。

本发明的喷煤量自动调节方法实现了喷煤量全自动调节，喷煤率波动＜2t/h，小时喷煤量误差约0.3％，为稳定生产提供了条件。本发明能够克服喷煤过程人为干扰因素大、喷煤量波动大和喷吹过程不均匀的问题，而且精度高，成本降低。

进而，为了克服喷煤率计算不准确的问题，同时兼顾准确性和实时性，本发明采用实时喷煤率的监控方法。发明人在对现有喷煤率的监控方法的研究中发现：现有的喷煤数据监控中，每秒钟采集的数据，有时因为重量信号采集的原因，例如处于数据滞后或重量测量误差，会出现随着喷煤时间的增加，罐重反而会有变大的反常情况，反常的重量反馈信号会导致喷煤DCS控制系统执行反向的控制策略，造成喷煤率波动大，控制质量下降。为此，发明人通过改变重量信号的采集频率，采取ΔWi(重量差)并经过合理的多个数据进行数学平均计算喷煤率，实现重量变化是持续的，这样才是真实反映罐内重量变化情况。因而，本发明避免了因为实时重量信号采集失真所造成的喷煤率波动大，存在干扰，对控制不利的问题。

为了得到稳定的重量变化的持续，发明人经过进一步的作图、拟回归和计算机模拟，以及与高炉喷煤DCS控制系统的联合耦合验证，认识到，ΔWi(重量差)如果选择数量偏少，控制稳定性不够，喷煤率波动大；选择数量过多，控制的实时性不足。选择15个ΔWi，是在反复试验后获得的最佳结果。

所述实时喷煤率的监控方法包括：

采用ΔWi作为监控参数，ΔWi为喷吹罐每间隔m秒间的重量差，单位为吨，ΔWi的数据每m秒滚动更新一次；

喷煤率的监控公式为：

其中，V为喷煤率，单位t/h(吨/小时)；K为一个监控周期的时间，单位为秒，i为大于3小于30的自然数，K＝i×m。即，

本发明采取了不同于现有技术的监控参数，可以对重量数据进行有效过滤，避免了因为监控或采取实时重量作为监控参数而带来的实时重量参数不准确所造成的喷煤率波动大，存在干扰，对控制不利的问题。

进一步地，所述一个监控周期的时间为45秒，即K＝45秒，对连续15个喷吹罐每间隔3秒间的重量差ΔWi进行计算，

本发明喷煤率的具体的监控公式为：

其中，V为喷煤率，单位t/h(吨/小时)；

ΔW₁，ΔW₂，ΔW₃，……ΔW₁₅分别为连续15个喷吹罐每间隔3秒间的重量差。

为了得到稳定的重量变化的持续，发明人经过进一步的作图、拟回归和计算机模拟，以及与高炉喷煤DCS控制系统的联合耦合验证，认识到，ΔWi(重量差)如果选择数量偏少，喷吹罐重量差间隔太长，则控制稳定性不够，喷煤率波动大；选择数量过多，控制的实时性不足。选择15个ΔWi，是在反复试验后获得的最佳结果，最终使喷煤率波动＜2t/h，达到了喷煤量自动控制的条件，小时喷煤量误差约0.3％。

进一步地，如图2所示，所述实时喷煤率的监控方法还包括：通过在喷吹罐10上设置称重传感器81、称重传感器82、称重传感器83获取重量信号，经过称重传感器接线盒20将重量信号传至重量变送器6，重量变送器6将重量信号转换为电信号，传至高炉喷煤DCS(Distributed Control System,分散控制系统)控制系统40或DCS的主机，高炉喷煤DCS控制系统计算喷吹罐每间隔m秒间的重量差(ΔWi)。即使发生背景技术中出现测量得到的某一时刻喷吹罐重量突然比原始重量增大的情况，使得相邻的两次称重传感器传来的重量差不是正常状态(例如ΔWi为零或者为负数)，这种情况发生几率很小，即时发生了，该时刻的ΔWi也只能在多个ΔWi(例如15个ΔWi)中起到很小的作用，这一时刻的干扰被其他多个ΔWi进行均衡优化了，因而，此时的喷煤率仍然是有效的和准确度较高的。相比之下，由于现有技术的喷煤率采用某时刻的喷吹罐重量，如果该时刻的喷吹罐重量测量值出现异常(等于原始重量或者比原始重量增大的情况)，该时刻的喷吹罐重量的测量值与实际值则是完全的反向的误差，DCS会执行反向的控制策略，造成喷煤率波动大。进一步地，所述重量变送器将重量信号转换为4-20mA信号，以便高炉喷煤DCS控制系统能够顺利接受。

进一步地，如图2所示，在所述喷吹罐上均匀设置三个并联在所述重量变送器上的称重传感器，分别为称重传感器81，称重传感器82，称重传感器83，以获得实时的重量信号。称重传感器81，称重传感器82，称重传感器83并联接入到称重传感器接线盒20上，称重传感器接线盒20是将三个传感器的信号并联起来，输入到重量变送器6中，解决由多个传感器并联组秤带来的不平衡问题。

本发明通过喷吹罐10上的称重传感器，经过重量变送器6后将4-20mA信号传至DCS控制系统40，并在DCS控制系统中以“移位寄存块”形式设计喷煤率计算程序，每3秒钟更新一次，将最新一组重量数据赋值给ΔW₁₅，将原ΔW₁₅的值赋值给ΔW₁₄，以此类推，直至将原ΔW₂的值赋给ΔW₁，ΔW₁的原值被剔除，以实现喷煤率数据的更新。

经过多次试验结合拟回归以及计算机模拟验证，确定将喷吹率计算以45秒为周期，数据每3秒滚动更新一次，获得的喷煤率计算效果最佳，最终使喷煤率波动＜2t/h(本发明实施例采用的喷吹罐满罐时煤粉重量30吨)，达到了喷煤量自动控制的条件，小时喷煤量误差约0.3％，为稳定生产提供了条件。

本发明可同时兼顾喷吹率的计算精度和实时性，为实现喷煤率的精确控制创造条件。

本发明在申请人厂区的3#、4#高炉喷煤投用，在自动喷煤过程中，喷煤率计算稳定，波动最大为2t/h，平均波动约1t/h。

进而，本发明采用高炉煤粉喷吹过程流化控制方法，以解决采用手动调节煤粉流化过程，喷过程流化控制不佳对喷煤效果造成的影响，不能适应喷煤生产的问题。

发明人在研究中发现：现有控制方式在控制时机的选择上没有合理模式，流化阀门控制并不是随着工况变化而进行自动调节，往往只是在喷吹罐出煤困难的时候才进行适当调节，在出煤畅通时，一般不调整流化阀门，因而煤粉浓度低，耗气量大，达不到浓相喷煤的要求；即使在出煤不畅时进行调整，也没有定量的调整方案，根据操作人自身的经验喜好进行调整，难以根据喷吹过程的参数变化，实时调节流化调节阀开度，难以保证喷煤的均匀性和稳定性。

为了克服喷吹过程流化控制不佳对喷煤效果造成的影响，本发明提供了上述喷吹过程流化控制方法，它能够根据喷吹过程的参数变化，随着工况变化而进行自动调节，实时调节流化调节阀开度，以提高喷煤的均匀性和稳定性。

以喷吹罐中部流化流量调节为例，本发明根据工况变化将喷吹时段分为3个阶段，分别为喷吹初期、喷吹中后期、以及位于喷吹初期与喷吹中后期之间的喷吹中前期，发明人通过对大量数据的分析和总结，喷吹罐装满时喷吹，即喷吹初期，煤难出，所以喷吹初期设定喷吹罐中部流化流量设定值为a1，随着罐内煤粉重量的降低，出煤难度降低，因此逐步调小中部流化流量为b1；喷吹中后期，容易出煤，再将中部流化调小至d1。

如图3所示，本发明提出一种高炉煤粉喷吹过程流化控制方法，所述高炉煤粉喷吹过程流化控制方法包括：在喷吹罐安装有中部流化装置，通过所述中部流化装置对喷吹罐中部流化流量进行调节；

所述中部流化装置包括中部流化调节阀，喷吹罐中部流化流量调节采用PID方式自动调节，通过自动调节所述中部流化调节阀对喷吹罐中部流化流量进行调节，喷吹罐中部流化流量的调节根据喷吹时段的不同而区别调整，喷吹时段分为3个阶段，分别为喷吹初期、喷吹中后期、以及位于喷吹初期与喷吹中后期之间的喷吹中前期；

在喷吹初期，即所述喷吹罐内煤粉重量在A1以上时，喷吹罐中部流化流量设定值为a1；

在喷吹中后期，即所述喷吹罐内煤粉重量小于D1时，喷吹罐中部流化流量设定值为d1；

在喷吹初期与喷吹中后期之间，即所述喷吹罐内煤粉重量大于等于D1，小于A1时，喷吹罐中部流化流量设定值为b1；

其中，A1、D1的单位为吨，a1，b1，d1的单位Nm³/h，a1与d1不相等。

本发明根据工况变化将喷吹时段分为3个阶段，分别为喷吹初期、喷吹中后期、以及位于喷吹初期与喷吹中后期之间的喷吹中前期，发明人通过对大量数据的分析和总结，喷吹罐装满时喷吹，即喷吹初期，煤难出，所以喷吹初期设定喷吹罐中部流化流量设定值为a1，随着罐内煤粉重量的降低，出煤难度降低，因此逐步调小中部流化流量为b1；喷吹中后期，容易出煤，再将中部流化调小至d1。

进一步地，A1为第一固定值，这样，一是与喷吹初期的实际工况相一致，二是喷吹初期的时间相对较短，喷吹罐体积50立方米，装满煤后，煤粉重量在30至33吨之间，采用定值，能够简化该阶段的流化控制。

进一步地，D1为第二固定值。这样，根据煤粉的重量确定工况或喷吹时段，为分区间或分段研究找到区分点或区分参数。

进一步地，a1为第三固定值，d1为第四固定值，喷吹罐装满时喷吹，煤难出，喷吹中后期，容易出煤，因而设定a1大于d1。

进一步地，在相同的时间间隔内，b1的变化率为第五固定值。

进一步地，图4示出了本发明的高炉煤粉喷吹过程流化控制方法的控制过程，其中，纵坐标为喷吹罐中部流化流量设定值Q_中或者喷吹罐下部流化流量设定值Q_下，单位为Nm³/h；横坐标为喷吹罐内煤粉重量W，单位t(吨)；实线表示喷吹罐下部流化流量设定值Q_下，虚线表示喷吹罐中部流化流量设定值Q_中；

如图4所示，喷吹罐中部流化流量的具体设定公式为：

其中，Q_中——喷吹罐中部流化流量设定值，单位Nm³/h；

W——喷吹罐内煤粉重量，单位t。

该公式为如何定量调整喷吹罐中部流化流量确定了指导方案。通过对经验操作工的操作过程进行分析，收集大量在喷吹效果较好时的操作数据，通过回归拟合等方式，归纳出来Q_中和W的线性关系。

进一步地，如图3所示，所述高炉煤粉喷吹过程流化控制方法还包括：在喷吹罐安装有下部流化装置，通过所述下部流化装置对喷吹罐下部流化流量进行调节；

所述下部流化装置包括下部流化调节阀，通过自动调节所述下部流化调节阀对喷吹罐下部流化流量进行调节，喷吹罐下部(下部)流化流量调节也采用PID方式自动调节，如图4所示，喷吹罐下部流化流量的调节分为三段式分段区别调整。这样，能够根据喷吹过程的参数变化，随着工况变化而调整喷吹罐下部流化流量，为调整喷吹罐下部流化流量确定了指导方案。

进一步地，喷吹罐下部流化流量的具体设定公式为：

其中，Q_下——喷吹罐下部流化流量设定值，单位Nm³/h；

W——喷吹罐内煤粉重量，单位t。

如图4所示，该公式中，在喷吹罐下部的喷吹中前期的流化流量的设定上(喷吹罐下部的喷吹时段也可以分为：喷吹初期、喷吹中后期、以及喷吹中前期，只是喷吹罐下部的喷吹时段与喷吹罐中部的喷吹时段有时是同步的，有时是异步的，二者不完全重合)，采用的系数2.5与喷吹罐中部流化流量的调节吹中前期的b1的变化率是相同的，这样，一是下部和中部情况类似，二是便于计算控制，其他参数的不同则是根据下部的特殊情况进行了区别分析归纳，该公式为如何定量调整喷吹罐下部流化流量确定了指导方案。

本发明中，如图4所示，喷吹罐中部流化控制可以与喷吹罐下部流化控制同时进行，喷吹罐中部流化控制可以与喷吹罐下部流化控制在喷吹时段上有时是同步的，有时是异步的。发明人没有简单的局限于喷吹罐中部流化控制与喷吹罐下部流化控制是同步的，发明人还根据喷吹罐中部流化控制与喷吹罐下部流化控制的不同状况，确定了喷吹罐中部流化控制与喷吹罐下部流化控制的各自调整的横坐标以及纵坐标(即分别确定喷吹罐中部流化控制与喷吹罐下部流化控制的重量调整点和流化流量设定值)，因而，能够灵活的进行喷吹罐整体的流化调整，提高了调整的准确性。根据本发明，在自动喷煤过程中，喷煤率稳定，波动最大为2t/h，平均波动约1t/h，小时喷煤量平均误差约0.3％。

如图3所示，本发明的具体调整手段如下：

喷吹罐10上设有出煤阀509进行喷煤。在喷吹罐10中部安装有中部流化装置，通过所述中部流化装置对喷吹罐中部流化流量进行调节；

所述中部流化装置包括中部流化管路501、以及控制中部流化管路501通断的中部流化调节阀5010，中部流化调节阀5010例如为电磁阀，通过自动调节所述中部流化调节阀对喷吹罐中部流化流量进行调节；

在喷吹罐20下部安装有下部流化装置，通过所述下部流化装置对喷吹罐下部流化流量进行调节；

所述下部流化装置包括下部流化管路503、以及控制下部流化管路503通断的下部流化调节阀5030，下部流化调节阀5030例如为电磁阀，通过自动调节所述下部流化调节阀对喷吹罐下部流化流量进行调节；

中部流化装置和下部流化装置可以采用现有的各种成熟的流化装置；

中部流化调节阀5010和下部流化调节阀5030，以及中部流化管路501和下部流化管路503，连接在氮气罐50与喷吹罐10之间，氮气罐50为喷吹罐10的流化提供气体或压力。喷吹罐10上可以设置3个称重传感器，分别为称重传感器81、称重传感器82、称重传感器83以获得喷吹罐10中煤粉的实时重量信号称重传感器81，称重传感器82，称重传感器83并联接入到称重传感器接线盒30上，称重传感器接线盒30是将三个传感器的信号并联起来，输入到称重控制器30中，解决由多个传感器并联组秤带来的不平衡问题。称重控制器30再将重量信号传送给高炉喷煤DCS控制系统40，DCS控制系统40例如通过电路连接中部流化调节阀5010和下部流化调节阀5030，根据接收信号，调整中部流化调节阀5010和下部流化调节阀5030的开度，从而完成喷吹罐的流化控制。同时，DCS控制系统40还连接中部流化流量计5012和下部流化流量计5032。(中部流化流量计5012，用于检测中部流化流量；下部流化流量计5032，用于检测下部流化流量，以向DCS控制系统反馈)

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种高炉喷煤自动控制方法，其特征在于，所述高炉喷煤自动控制方法包括：

在高炉煤粉喷吹过程中，采用高炉煤粉喷吹过程流化控制方法，对喷吹罐内煤粉进行流化；采用喷煤量自动调节方法，对高炉的喷煤量调节；采用实时喷煤率的监控方法，对高炉的喷煤率进行监控；

其中，所述喷煤量自动调节方法包括以下步骤：

步骤A：根据工况，设定喷吹罐的喷煤率和喷吹罐的罐压；

步骤B：在设定的罐压下，通过调补气流量调节喷吹罐的喷煤率使喷吹罐的实际喷煤率稳定在设定值范围。

2.如权利要求1所述的高炉喷煤自动控制方法，其特征在于，所述喷吹罐的罐压根据喷吹罐的喷煤率进行设定，并且所述喷吹罐的罐压与喷吹罐的喷煤率的关系按如下公式设定：

其中P：罐压设定值，单位kPa；

V_设：设定的喷煤率，单位t/h；

X：修正系数，当V_设-V＜0时取“+”；V_设-V≥0时取“-”。

3.如权利要求1所述的高炉喷煤自动控制方法，其特征在于，喷煤率的调节进一步为：通过补气调节阀进行闭环调节，补气调节阀的开度限制在20％-45％的开度，在喷吹罐的喷吹初期，补气调节阀按照30％开度固定不变，待喷煤率稳定或2分钟以后再投入自动调节。

4.如权利要求1所述的高炉喷煤自动控制方法，其特征在于，所述实时喷煤率的监控方法包括：

采用ΔWi作为监控参数，ΔWi为喷吹罐每间隔m秒间的重量差，单位为吨，ΔWi的数据每m秒滚动更新一次；

喷煤率的监控公式为：

其中，V为喷煤率，单位t/h；K为一个监控周期的时间，单位为秒，i为大于3小于30的自然数，K＝i×m。

5.如权利要求4所述的高炉喷煤自动控制方法，其特征在于，ΔWi的数据每3秒滚动更新一次，所述一个监控周期的时间为45秒，对连续15个喷吹罐每间隔3秒间的重量差进行计算，

喷煤率的具体的监控公式为：

其中，V为喷煤率，单位t/h；

ΔW₁，ΔW₂，ΔW₃，……ΔW₁₅分别为连续15个喷吹罐每间隔3秒间的重量差。

6.如权利要求4所述的高炉喷煤自动控制方法，其特征在于，所述实时喷煤率的监控方法还包括：通过在喷吹罐上设置称重传感器获得喷吹罐的重量信号，然后经过重量变送器将所述重量信号转换为电信号，传至高炉喷煤DCS控制系统，高炉喷煤DCS控制系统计算喷吹罐每间隔m秒间的重量差，在所述喷吹罐上均匀设置三个并联在所述重量变送器上的称重传感器以获得所述重量信号。

7.如权利要求6所述的高炉喷煤自动控制方法，其特征在于，所述高炉煤粉喷吹过程流化控制方法包括：在喷吹罐安装有中部流化装置，通过所述中部流化装置对喷吹罐中部流化流量进行调节；

所述中部流化装置包括中部流化调节阀，通过自动调节所述中部流化调节阀对喷吹罐中部流化流量进行调节，喷吹罐中部流化流量的调节根据喷吹时段的不同而区别调整，喷吹时段分为3个阶段，分别为喷吹初期、喷吹中后期、以及位于喷吹初期与喷吹中后期之间的喷吹中前期；

在喷吹初期，所述喷吹罐内煤粉重量在A1以上时，喷吹罐中部流化流量设定值为a1；

在喷吹中后期，所述喷吹罐内煤粉重量小于D1时，喷吹罐中部流化流量设定值为d1；

在喷吹初期与喷吹中后期之间，所述喷吹罐内煤粉重量大于等于D1，小于A1时，喷吹罐中部流化流量设定值为b1；

其中，A1、D1的单位为吨，a1，b1，d1的单位Nm³/h，a1与d1不相等。

8.如权利要求7所述的高炉喷煤自动控制方法，其特征在于，喷吹罐中部流化流量的具体设定公式为：

其中，Q_中——喷吹罐中部流化流量设定值，单位Nm³/h；

W——喷吹罐内煤粉重量，单位t。

9.如权利要求7所述的高炉喷煤自动控制方法，其特征在于，所述高炉煤粉喷吹过程流化控制方法还包括：在喷吹罐安装有下部流化装置，通过所述下部流化装置对喷吹罐下部流化流量进行调节；

所述下部流化装置包括下部流化调节阀，通过自动调节所述下部流化调节阀对喷吹罐下部流化流量进行调节，喷吹罐下部流化流量的调节分为三段式分段区别调整。

10.如权利要求9所述的高炉喷煤自动控制方法，其特征在于，喷吹罐下部流化流量的具体设定公式为：

其中，Q_下——喷吹罐下部流化流量设定，单位Nm³/h；

W——喷吹罐内煤粉重量，单位t。